EarlyZ与Z-PrePass

写在前面：

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1.1

我们知道zbuffer算法在DepthTest中为场景片元排序，确保有正确的顺序，然后把通过DepthTest的片元留下并更新相应的深度缓冲区和颜色缓冲区，把不通过测试的片元舍弃掉，最终得到正确的（想要的）视觉效果。但是这里有一个问题，我们先简单回顾一下rendering pipeline。

从上图中我们可以了解到，包括DepthTest在内的各种Test是位于PixelShader（Fragment Shader）之后的，意味着某些无法通过DepthTest的片元之前仍是要经过PixelShader计算的，最终不需要的东西仍然去计算它无疑是一种浪费。

因此大佬们在VertexShader后PixelShader前再添加一次DepthTest，将不通过测试的片元舍弃掉，不参加后续的PixelShader计算，这一步操作被称为EarlyZ，目前由硬件厂商在硬件中已经写好，不同的硬件厂商对这一操作和技术可能会有不同的命名。

2.1

我们来简单看下EarlyZ在渲染中如何发挥它的作用。

下图三个物体有前后遮挡关系，这时EarlyZ计算得2,3两个物体被1遮挡了，所以就舍弃掉2,3，不参加后续PixelShder的计算节省了性能。

2.2

但是要注意，下面几种情况会使得EarlyZ失效：

• 开启AlphaTest或clip/discard等舍弃片元的操作
• 修改深度值
• 开启Alpha blend

正常来说开启Alpha Test后，A的黑色部分片元被舍弃，能够看到后面B C两个不透明物体；但是开启EarlyZ后，首先记录下了A的深度信息，到了AlphaTest理应舍弃A物体黑色部分，渲染B C，然而因为B C无法通过深度测试而出现错误渲染结果（这时一般会把深度测试设置为Equal）。第二点修改深度值同理。

关于第三点开启AlphaBlend一般会关闭深度写入（ZWriteOff）,这就导致EarlyZ无法写入深度信息。

2.3

为了解决上述的问题，我们可以用Z-PrePass。

我们使用两个Pass，首先在第一个Pass（PrePass）仅仅开启深度写入，不输出任何颜色信息，先渲染不透明物体（Opaque），再渲染透明物体（也可以称为Transparent Mask），渲染Mask的时候做Clip。然后我们在第二个Pass（BasePass）中关闭深度写入，并且将深度比较函数设置为相等，正常渲染输出颜色信息，先渲染Opaque再渲染Mask，但是这时不开启Clip。

但是这样显然多了一个pass的消耗，会出现两倍的drawcall。而如果PixelShader非常复杂的话，这么也是值得的，所以还是要看具体的项目才能确定技术方案。

简单来说EarlyZ是底层硬件写好无法修改且在某些情况下会失效，而Z-PrePass则是在失效情况下的一种手动替代方案，目的都是为了减少overdraw节省性能所做的操作。

 

 

参考资料：

1.Unity Shader入门精要–冯乐乐

2.TA百人计划